스마트 멀티스케일 미디어 연구실은 미시적(나노, 마이크로)부터 거시적(매크로)까지 다양한 스케일에서의 재료 및 시스템의 물리적 특성, 제조공정, 그리고 지능형 생산 시스템을 연구하는 융합 연구실입니다. 본 연구실은 나노결정 구조, 나노유체, 미세입자 및 마이크로드롭렛의 거동 등 나노 및 마이크로스케일에서의 현상을 분자동역학 시뮬레이션과 실험을 통해 심층적으로 분석합니다. 이를 통해 재료의 기계적·열적 특성, 표면 특성, 그리고 구조적 불안정성 등 다양한 물리적 현상을 규명하고 있습니다.
또한, 연구실은 금속 적층 제조, 난삭재 절삭 가공, 공정 모니터링 기반 지능형 생산, 로봇 기반 고유연 생산 플랫폼 등 첨단 제조공정의 혁신을 목표로 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 수치해석(CAM & CAE), 실시간 제어 및 데이터 분석, 하드웨어-인-루프(HIL) 시뮬레이션 등 첨단 도구와 방법론을 적극적으로 활용하여, 생산 효율성 증대와 품질 향상, 지속가능한 제조 환경 구축에 기여하고 있습니다. 또한, 인공지능 및 머신러닝 기반의 공정 모니터링, AR/VR을 활용한 교육 플랫폼 등 4차 산업혁명 시대에 부합하는 융합적 연구도 활발히 진행 중입니다.
연구실은 분자동역학, 소산입자동역학, 유한요소해석 등 다양한 수치해석 기법과 실험을 융합하여, 재료 및 공정의 미시적·거시적 거동을 체계적으로 규명합니다. 티타늄 합금, WC-Co 복합재, PEEK 등 다양한 재료의 미세구조 변화, 기계적 특성, 열적 특성 등을 분자동역학 시뮬레이션과 실험을 통해 정밀하게 분석하며, 나노입자 분포, 표면 특성, 결정구조의 불안정성 등 미시적 현상을 실험적으로 검증하고 있습니다.
이러한 연구 성과는 국제 저명 학술지 및 학회에서 활발히 발표되고 있으며, 다수의 특허와 기술이전, 산학협력 프로젝트로 이어지고 있습니다. 연구실은 이론과 실험의 융합을 통해, 미래 제조 및 재료공학 분야의 혁신을 이끌고 있습니다. 또한, 국내외 산학연 협력 프로젝트를 통해 실제 산업 현장에 기술을 이전하고, 차세대 제조 전문가 양성에도 힘쓰고 있습니다.
스마트 멀티스케일 미디어 연구실은 미시적 현상에 대한 깊은 이해와 첨단 제조공정의 혁신을 바탕으로, 미래 제조산업의 패러다임 전환을 선도하는 핵심 연구 거점으로 자리매김하고 있습니다. 나노 및 마이크로스케일에서의 물리적 현상에 대한 연구와 첨단 제조공정 개발을 통해, 다양한 산업 분야에서 실질적인 성과를 창출하고 있습니다.
스마트 멀티스케일 미디어 연구실은 나노 및 마이크로스케일에서의 물질의 물리적 특성과 거동을 심층적으로 연구합니다. 특히, 나노결정 구조의 특성화, 나노유체의 열적 및 기계적 특성, 그리고 미세입자 및 마이크로드롭렛의 불안정성 등 다양한 현상을 분자동역학 시뮬레이션과 실험을 통해 분석합니다. 이러한 연구는 나노스케일에서의 재료의 기계적 성질, 예를 들어 절삭 공구의 내마모성, SLA 제품의 기계적 특성, 그리고 고분자 집합체의 거동 등 다양한 응용 분야에 직접적으로 연결됩니다.
연구실에서는 분자동역학, 소산입자동역학, 그리고 다양한 수치해석 기법을 활용하여 나노 및 마이크로스케일에서 발생하는 복잡한 현상을 정량적으로 해석합니다. 예를 들어, 전자빔(e-beam) 처리에 따른 나노결정 구조의 변화, 나노입자의 전하와 온도가 나노유체의 점도 및 열전도도에 미치는 영향, 그리고 미세입자의 침전 및 증발 특성 등을 체계적으로 규명합니다. 실험과 시뮬레이션을 병행함으로써, 실제 산업 현장에서 요구되는 재료의 성능 향상과 신뢰성 확보에 기여하고 있습니다.
이러한 연구는 차세대 냉각 시스템, 고성능 윤활제, 바이오메디컬 기기 등 다양한 첨단 산업 분야에 적용될 수 있습니다. 나노 및 마이크로스케일에서의 물리적 현상에 대한 깊은 이해를 바탕으로, 새로운 재료 설계와 공정 최적화, 그리고 혁신적인 제조 기술 개발에 중요한 역할을 하고 있습니다.
첨단 제조공정 및 지능형 생산 플랫폼 개발
연구실은 다범위 생산 연구, 로봇 기반 고유연 생산 플랫폼, 난삭재 절삭 가공, 제조 공정 해석, 공정 모니터링 기반 지능형 생산 등 첨단 제조공정의 혁신을 목표로 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 금속 적층 제조(Additive Manufacturing), 대형 PBF(분말 베드 융합) 장비 개발, 그리고 다양한 금속 및 복합재료의 가공 특성 분석 등 실제 산업 현장에서 요구되는 기술적 과제를 해결하기 위해 노력하고 있습니다.
이 과정에서 수치해석(CAM & CAE), 실시간 제어 및 데이터 분석, 하드웨어-인-루프(HIL) 시뮬레이션 등 다양한 첨단 도구와 방법론을 적극적으로 도입하고 있습니다. 또한, 인공지능 및 머신러닝 기반의 공정 모니터링, AR/VR을 활용한 교육 플랫폼, 자율주행 차량을 위한 교육 시스템 등 4차 산업혁명 시대에 부합하는 지능형 생산 시스템 개발에도 주력하고 있습니다. 이러한 융합적 연구는 생산 효율성 증대, 품질 향상, 그리고 지속가능한 제조 환경 구축에 크게 기여합니다.
연구실의 제조공정 혁신 연구는 국방, 항공, 자동차, 바이오메디컬 등 다양한 산업 분야에서 실질적인 성과를 창출하고 있습니다. 또한, 국내외 산학연 협력 프로젝트를 통해 실제 산업 현장에 기술을 이전하고, 차세대 제조 전문가 양성에도 힘쓰고 있습니다. 이를 통해 연구실은 미래 제조산업의 패러다임 전환을 선도하는 핵심 연구 거점으로 자리매김하고 있습니다.
분자동역학 및 수치해석 기반의 이론 및 실험 융합 연구
스마트 멀티스케일 미디어 연구실은 분자동역학(MD), 소산입자동역학(DPD), 유한요소해석(FEM) 등 다양한 수치해석 기법과 실험을 융합하여, 재료 및 공정의 미시적·거시적 거동을 체계적으로 규명합니다. 예를 들어, 티타늄 합금, WC-Co 복합재, PEEK 등 다양한 재료의 미세구조 변화, 기계적 특성, 열적 특성 등을 분자동역학 시뮬레이션과 실험을 통해 정밀하게 분석합니다. 또한, 나노입자 분포, 표면 특성, 결정구조의 불안정성 등 미시적 현상을 실험적으로 검증하고, 시뮬레이션 결과와 비교함으로써 연구의 신뢰성을 높이고 있습니다.
이러한 융합 연구는 새로운 재료의 설계, 공정 조건 최적화, 그리고 신뢰성 평가에 필수적인 과학적 근거를 제공합니다. 특히, 실시간 데이터 분석, 센서 융합, 하드웨어-인-루프(HIL) 시뮬레이션 등 첨단 실험 장비와 소프트웨어를 활용하여, 실제 산업 현장에서 발생하는 다양한 문제를 효과적으로 해결하고 있습니다. 또한, 실험과 시뮬레이션의 상호보완적 접근을 통해, 기존 이론의 한계를 극복하고 새로운 물리적 현상을 발견하는 데에도 기여하고 있습니다.
이러한 연구 성과는 국제 저명 학술지 및 학회에서 활발히 발표되고 있으며, 다수의 특허와 기술이전, 산학협력 프로젝트로 이어지고 있습니다. 연구실은 이론과 실험의 융합을 통해, 미래 제조 및 재료공학 분야의 혁신을 이끌고 있습니다.
D.Y. Kim, D.H.Wang, S.H. Lee, W.J. Kim, and T. Yi*,Topic relevant to titanium alloy (Under review)
D.Y. Kim, D.H.Wang, S.H. Lee, W.J. Kim, T. Yi*
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T. Yi*, Systematic Studies of Structural Instability in Microscopic Polycrystalline Ti-6Al-4V Alloys subject to Annealing via Molecular Dynamics
T. Yi*
J. Mech. Sci. Technol., 2025
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D.H. Wang, S. Lee, and T. Yi*, Exploring the Impact of Surface Thermal Treatments on WC-Co Blocks Subjected to Linear Scratching: A Molecular Dynamics Simulation Study
